JP3111881B2 - 振動ジャイロ - Google Patents

振動ジャイロ

Info

Publication number
JP3111881B2
JP3111881B2 JP08029356A JP2935696A JP3111881B2 JP 3111881 B2 JP3111881 B2 JP 3111881B2 JP 08029356 A JP08029356 A JP 08029356A JP 2935696 A JP2935696 A JP 2935696A JP 3111881 B2 JP3111881 B2 JP 3111881B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
input terminal
circuit
operational amplifier
inverting input
output terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP08029356A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09222326A (ja
Inventor
健二朗 岡口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP08029356A priority Critical patent/JP3111881B2/ja
Priority to DE19705746A priority patent/DE19705746C2/de
Priority to US08/801,204 priority patent/US5854428A/en
Publication of JPH09222326A publication Critical patent/JPH09222326A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3111881B2 publication Critical patent/JP3111881B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5642Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
    • G01C19/5649Signal processing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00Details of instruments
    • G01P1/006Details of instruments used for thermal compensation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電振動子を有す
る振動ジャイロに関し、さらに詳しく述べると、回転角
速度を検知することにより移動体の位置を検出し、適切
な誘導を行うナビゲーションシステム、または外的振動
を検知し、適切な制振を行う手振れ防止装置などの除振
システムなどに応用できる振動ジャイロに関する。
【0002】
【従来の技術】この種の振動ジャイロでは、圧電振動子
から得られる検出信号が温度変化によって変化するた
め、その検出信号と同様にその感度も、たとえば図7の
破線Aに示すように、25℃付近においてはほぼ一定で
あるが、低温領域または高温領域においては温度の低下
または上昇にともなって小さくなってしまう。
【0003】そのため、従来、圧電振動子から得られる
検出信号あるいはその検出信号に関連する信号を増幅す
るための増幅回路にサーミスタ等の感温素子を取り付け
て、温度変化による感度の変化を抑えている。
【0004】図6図5の破線Aに示す特性を有する振
動ジャイロにおける、温度変化による感度の変化を抑え
るための増幅回路の一例を示す回路図である。この増幅
回路1は、入力端子3を含み、入力端子3はオペアンプ
5の非反転入力端に接続される。このオペアンプ5の反
転入力端は、抵抗R1を介して接地される。また、オペ
アンプ5の反転入力端および出力端間には、抵抗R2お
よび感温素子としての負特性サーミスタ7の直列回路が
接続され、負特性サーミスタ7には抵抗R3が並列に接
続される。さらに、オペアンプ5の出力端には、出力端
子9が接続される。したがって、この増幅回路1では、
温度の上昇にともなって増幅度が減少する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この増幅回路1を、
の破線Aに示す特性を有する振動ジャイロに設けれ
ば、増幅回路1の増幅度が、温度の上昇にともなって減
少するので、感度は、図5の実線Bに示すように、25
℃付近の領域および低温領域においてはほぼ一定の感度
に補正できるが、高温領域においては補正できない。そ
のため、感度の安定しない高温領域では、回転角速度を
正確に検知することができない。
【0006】それゆえ、本発明の目的は、上述の問題点
を解決することであり、温度変化に対して感度が安定で
ある振動ジャイロを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の振動ジャイロは、圧電振動子から得られ
る検出信号あるいはその検出信号に関連する信号を増幅
するための増幅回路を有する振動ジャイロにおいて、増
幅回路は、入力端子と、反転入力端が前記入力端子に接
続され、非反転入力端が接地されるオペアンプと、前記
オペアンプの出力端が接続される出力端子と、前記オペ
アンプの反転入力端および出力端間に直列に接続される
第1の感温素子と、前記オペアンプの出力端およびグラ
ンド間に直列に接続される第2の感温素子とを含むこと
を特徴とする。
【0008】また、本発明の振動ジャイロは、圧電振動
子から得られる検出信号あるいはその検出信号に関連す
る信号を増幅するための増幅回路を有する振動ジャイロ
において、前記増幅回路は、入力端子と、反転入力端が
前記入力端子に接続され、非反転入力端が接地されるオ
ペアンプと、前記オペアンプの出力端が接続される出力
端子と、前記入力端子および前記オペアンプの反転入力
端間に直列に接続される第1の感温素子と、前記オペア
ンプの反転入力端および出力端間に直列に接続される第
2の感温素子とを含むことを特徴とする
【0009】
【0010】
【0011】すなわち、この増幅回路は、2つの感温素
子によって増幅度を温度変化に対する圧電振動子の検出
信号あるいはそれに関連する信号の変化とほぼ逆の特性
を有するように調整できる。そのため、温度変化に対す
る圧電振動子の検出信号あるいはそれに関連する信号
を、低温領域から高温領域にわたってほぼ一定になるよ
うに補正でき、振動ジャイロの感度は温度変化に対して
安定になる。
【0012】
【発明の効果】よって、本発明によれば、温度変化に対
して感度が安定した振動ジャイロを得られる。そのた
め、本発明による振動ジャイロを用いれば、低温領域か
ら高温領域にわたって回転角速度を正確に検知すること
ができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明による振動ジャイ
ロの第1の実施例を示す回路図である。この振動ジャイ
ロ10は、圧電振動子11を含む。
【0014】圧電振動子11は、たとえば金属からなる
正3角柱状の振動体13を含み、振動体13の側面に
は、3つの圧電素子15a,15b,15cがそれぞれ
形成される。これら圧電素子15a,15b,15c
は、それぞれ、圧電体からなる圧電体層を含み、圧電体
層の両主面に電極がそれぞれ形成され、一方の電極が振
動体13の側面に接着され、他方の電極が信号の入出力
に用いられる。この圧電振動子11では、無回転時に2
つの圧電素子15a,15bに同様な駆動信号を印加す
れば、振動体13が圧電素子15cの主面に直交する方
向に屈曲振動する。この状態では、圧電素子15a,1
5bから同様な検出信号が得られる。そして、圧電振動
子11に振動体13の中心軸を中心とする回転角速度が
加われば、コリオリ力によって振動体13の屈曲振動の
方向が変わり、2つの圧電素子15a,15bからその
回転角速度に応じた検出信号が得られ、その検出信号の
差を検出すれば、振動体13に加わった回転角速度を検
知できる。なお、この実施例では、温度変化に対して、
2つの圧電素子15a,15bから得られる検出信号が
変化する特性を有する。
【0015】この圧電振動子11の圧電素子15cは、
たとえば増幅器からなる発振回路17の入力端に接続さ
れる。この発振回路17は、圧電素子15cから得られ
る帰還信号を増幅して、圧電振動子11を駆動するため
の駆動信号を発生するためのものである。
【0016】発振回路17の出力端は、位相補正回路1
9の入力端に接続される。この位相補正回路19は、発
振回路17から発生する駆動信号の位相を圧電振動子1
1を駆動するための最適な位相に補正するためのもので
ある。
【0017】位相補正回路19の出力端は、圧電振動子
11の圧電素子15a,15bに接続される。したがっ
て、圧電素子15a,15bには、最適な位相を有する
同様な駆動信号がそれぞれ印加される。
【0018】さらに、圧電振動子11の圧電素子15
a,15bは、差動増幅回路21の非反転入力端および
反転入力端にそれぞれ接続される。この差動増幅回路2
1は、圧電素子15a,15bから得られる検出信号の
差を検出するためのものである。 差動増幅回路21の
出力端は、同期検波回路23の入力端に接続される。こ
の同期検波回路23の別の入力端には、位相補正回路1
9の別の出力端が接続される。この同期検波回路23
は、差動増幅回路21の出力信号すなわち圧電素子15
a,15bから得られる検出信号の差を、圧電振動子1
1の駆動信号に同期して検波するとともに直流に整流す
るためのものである。
【0019】同期検波回路23の出力端は、増幅回路3
0の入力端子31に接続される。この増幅回路30は、
同期検波回路23から出力される直流信号を増幅すると
ともに、圧電素子15a,15bから得られる検出信号
に関連するこの直流信号の温度補償をするためのもので
ある。
【0020】
【0021】この振動ジャイロ10では、発振回路17
および位相補正回路19によって、圧電振動子11の圧
電素子15a,15bに適切な位相を有する同様な駆動
信号が印加される。そのため、圧電振動子11に加わっ
た回転角速度に応じた検出信号が、圧電振動子11の2
つの圧電素子15a,15bからそれぞれ得られる。そ
して、圧電素子15a,15bの検出信号の差の信号
が、差動増幅回路21で検出され、次に同期検波回路2
3で駆動信号に同期して検波され、かつ直流に整流され
る。さらに、同期検波回路23から出力される直流信号
は、増幅回路30で増幅される。したがって、この振動
ジャイロ10では、増幅回路30から出力される直流信
号によって、圧電振動子11に加わった回転角速度を検
知することができる。
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】図2に、第1の実施例における増幅回路3
0の、具体的な回路構成を増幅回路40として示す。
【0027】図2に示すように、増幅回路40の入力端
子41は、抵抗Rinを介してオペアンプ43の反転入
力端に接続され、オペアンプ43の非反転入力端は、抵
抗Rfを介して接地される。そして、オペアンプ43の
反転入力端および出力端間には、抵抗R21および負特
性サーミスタ45および抵抗R23の直列回路が接続さ
れ、負特性サーミスタ45には抵抗R22が並列に接続
される。また、負特性サーミスタ45および抵抗R23
の接続点は、抵抗R24および負特性サーミスタ47の
直列回路を介して接地され、負特性サーミスタ47には
抵抗R25が並列に接続される。さらに、オペアンプ4
3の出力端は、出力端子49に接続される。
【0028】この振動ジャイロでは増幅回路40によ
って同期検波回路23から出力される直流信号の温度補
償が行われるため、その感度が低温領域から高温領域に
わたってほぼ一定になり安定する。
【0029】たとえば、表1に示すように、圧電振動子
11の検出信号が、25℃付近においてはほぼ一定であ
るが、低温領域または高温領域においては温度の低下ま
たは上昇にともなって小さくなる特性を有する場合、増
幅回路40の各部を表2のように設定すれば、増幅回路
40の増幅度が、表1に示すように、温度変化に対する
圧電振動子11の検出信号の変化とほぼ逆の特性を有す
るように調整できる。したがって、温度の変化によっ
て、圧電振動子11の検出信号に関連する、同期検波回
路23から出力される直流信号が変化しても、増幅回路
40によって補正されるため、振動ジャイロの感度が、
図3に示すように、低温領域から高温領域にわたってほ
ぼ一定になり安定する。そのため、この振動ジャイロで
も、低温領域から高温領域にわたって回転角速度を正確
に検知することができる。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】次に、本発明による振動ジャイロの第2
実施例を説明する。なお、第1の実施例の振動ジャイロ
と同様の部分については、同一番号を付してその説明を
省略する。
【0033】第2の実施例の振動ジャイロは、増幅回路
の構成が第1の実施例の振動ジャイロと異なる。図4
示すように、増幅回路50の入力端子51は、オペアン
プ53の反転入力端に接続され、オペアンプ53の非反
転入力端は、抵抗Rfを介して接地される。そして、入
力端子51およびオペアンプ53の反転入力端間には、
抵抗R31および負特性サーミスタ55の直列回路が接
続され、負特性サーミスタ55には抵抗R32が並列に
接続される。また、オペアンプ53の反転入力端および
出力端間には、抵抗R33および負特性サーミスタ57
の直列回路が接続され、負特性サーミスタ57には抵抗
R34が並列に接続される。さらに、オペアンプ53の
出力端は、出力端子59に接続される。
【0034】この振動ジャイロでも、増幅回路50の増
幅度が、温度変化に対する圧電振動子11から得られる
検出信号の変化とほぼ逆の特性を有するようにすれば、
増幅回路50によって同期検波回路23から出力される
直流信号の温度補償が行われるため、その感度が低温領
域から高温領域にわたってほぼ一定になり安定する。そ
のため、この振動ジャイロでも、低温領域から高温領域
にわたって回転角速度を正確に検知することができる。
【0035】なお、上述した実施例では、感温素子とし
て負特性サーミスタを用いたが、正特性サーミスタ、ま
たは白金やニッケルなどの金属膜を用いてもよい。
【0036】また、上述の実施例では、圧電振動子11
が正3角柱状の金属からなる振動体13と3つの圧電素
子15a,15b,15cとで構成されているが、この
発明では、圧電振動子は、圧電体からなる振動体とその
振動体の側面に形成される複数の電極とで構成されても
よい。さらに、圧電振動子の振動体は、正3角柱状に限
らず、正4角柱状などの他の多角柱状や円柱状に形成さ
れてもよい。また、圧電振動子の圧電素子や電極の数
は、任意に変更されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の振動ジャイロを示すブ
ロック図である。
【図2】第1の実施例の振動ジャイロの増幅回路を示す
回路図である。
【図3】第1の実施例の振動ジャイロの温度−感度変化
率を示すグラフである。
【図4】第2の実施例の振動ジャイロの増幅回路を示す
回路図である。
【図5】従来の振動ジャイロの温度−感度変化率を示す
グラフである。
【図6】従来の振動ジャイロの増幅回路を示す回路図で
ある。
【符号の説明】40、50 増幅回路41、51 入力端子43、53 オペアンプ45、55 負特性サーミスタ(第1の感温素子)47、57 負特性サーミスタ(第2の感温素子)49、59 出力端子Rin、Rf、R21〜R34 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/56 G01P 9/04 H03F 1/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電振動子から得られる検出信号あるいは
    その検出信号に関連する信号を増幅するための増幅回路
    を有する振動ジャイロにおいて、 前記増幅回路は、入力端子と、反転入力端が前記入力端
    子に接続され、非反転入力端が接地されるオペアンプ
    と、前記オペアンプの出力端が接続される出力端子と、
    前記オペアンプの反転入力端および出力端間に直列に接
    続される第1の感温素子と、前記オペアンプの出力端お
    よびグランド間に直列に接続される第2の感温素子とを
    含むことを特徴とする振動ジャイロ。
  2. 【請求項2】圧電振動子から得られる検出信号あるいは
    その検出信号に関連する信号を増幅するための増幅回路
    を有する振動ジャイロにおいて、 前記増幅回路は、入力端子と、反転入力端が前記入力端
    子に接続され、非反転入力端が接地されるオペアンプ
    と、前記オペアンプの出力端が接続される出力端子と、
    前記入力端子および前記オペアンプの反転入力端間に直
    列に接続される第1の感温素子と、前記オペアンプの反
    転入力端および出力端間に直列に接続される第2の感温
    素子とを含むことを特徴とする振動ジャイロ
JP08029356A 1996-02-16 1996-02-16 振動ジャイロ Expired - Fee Related JP3111881B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08029356A JP3111881B2 (ja) 1996-02-16 1996-02-16 振動ジャイロ
DE19705746A DE19705746C2 (de) 1996-02-16 1997-02-14 Vibrationsgyroskop
US08/801,204 US5854428A (en) 1996-02-16 1997-02-18 Vibration gyroscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08029356A JP3111881B2 (ja) 1996-02-16 1996-02-16 振動ジャイロ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09222326A JPH09222326A (ja) 1997-08-26
JP3111881B2 true JP3111881B2 (ja) 2000-11-27

Family

ID=12273931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08029356A Expired - Fee Related JP3111881B2 (ja) 1996-02-16 1996-02-16 振動ジャイロ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5854428A (ja)
JP (1) JP3111881B2 (ja)
DE (1) DE19705746C2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3456445B2 (ja) * 1999-05-17 2003-10-14 株式会社村田製作所 センサ装置
US6687489B1 (en) * 1999-11-15 2004-02-03 Texas Instruments Incorporated Implementing RF power measurements in a broadband communications device
JP4543866B2 (ja) * 2004-10-08 2010-09-15 ソニー株式会社 振動ジャイロ用回路、振動ジャイロユニット、振動ジャイロの出力検出方法
JP2007205803A (ja) 2006-01-31 2007-08-16 Fujitsu Ltd センサ信号処理システムおよびディテクタ
CN108458729A (zh) * 2017-02-22 2018-08-28 株式会社村田制作所 传感器输出放大电路

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3232638B2 (ja) * 1992-04-07 2001-11-26 日産自動車株式会社 圧電式振動ジャイロの直流増幅回路
JPH0674774A (ja) * 1992-08-27 1994-03-18 Murata Mfg Co Ltd ジャイロの駆動回路
DE69411108T2 (de) * 1993-09-24 1999-02-18 Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo, Kyoto Vibratordrehungsmessaufnehmer
JPH07239232A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Tokin Corp 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路

Also Published As

Publication number Publication date
US5854428A (en) 1998-12-29
JPH09222326A (ja) 1997-08-26
DE19705746C2 (de) 1999-07-29
DE19705746A1 (de) 1997-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10794776B2 (en) Failure determination circuit, physical quantity measurement device, electronic apparatus, and vehicle
JPH0674774A (ja) ジャイロの駆動回路
JP3111881B2 (ja) 振動ジャイロ
JP3036145B2 (ja) 振動ジャイロ
JP2002228453A (ja) 振動ジャイロおよびその温度ドリフト調整方法
US5902931A (en) Vibration gyroscope
JP3232638B2 (ja) 圧電式振動ジャイロの直流増幅回路
JP5079541B2 (ja) 物理量センサ
KR100710772B1 (ko) 센서 신호 처리 시스템 및 디텍터
JP2975262B2 (ja) 振動ジャイロ検出回路
JPH11148829A (ja) 振動ジャイロ
JP2000221040A (ja) 振動ジャイロ
JPH09159459A (ja) 振動ジャイロ
JP3292002B2 (ja) 角速度センサおよびそれを用いた角速度センサのヌル電圧補正方法
JPH11142160A (ja) 振動ジャイロ
JP3039344B2 (ja) 振動ジャイロおよび振動ジャイロの特性の調整方法
JP4178191B2 (ja) 振動ジャイロ
JP2548679B2 (ja) 振動ジャイロスコープ
JPH07239232A (ja) 圧電振動ジャイロ用駆動検出回路
JPH07198396A (ja) 振動ジャイロ
JP3201054B2 (ja) ジャイロ出力検出方法
JPH05296771A (ja) 振動ジャイロ
JP2000171258A (ja) 振動ジャイロ
JP3170881B2 (ja) ジャイロのドリフト抑制回路
JP3149712B2 (ja) 振動ジャイロ

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080922

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080922

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees